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ANTECEDENTES
Kromann y Green en 1980, hicieron las primeras observaciones de la relación
entre n-3 y las enfermedades cardiovasculares al notar que estos ácidos grasos, presentes
en el pescado, eran la principal causa de la ausencia de afecciones cardiovasculares entre
los esquimales. Observaron en los esquimales que viven en Groenlandia, grandes
consumidores de ácidos grasos derivados de ácido linoleico (ALN-3) (a través de la
carne de pescado, focas y ballenas), no padecían ataques cardíacos, mientras los que
emigraban y alteraban sus hábitos alimenticios terminaban padeciendo el mismo tipo de
problemas cardiovasculares que las personas de las sociedades a donde estos emigraban.
Los suecos Bergstrom y Samuelsson (1982) y la investigadora británica Vane:
Premio Nobel, explicaron los mecanismos que convierten una deficiencia de ácidos
grasos esenciales en problemas clínicos (El papel como mediadores celulares de los
eicosanoides: prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxanos y leucotrienos). En recientes
investigaciones, Muro (2006); Burr y Gilbert (1989); Marchioli y Bomba (1999); De
Logeril (1994) y Salem (2001) han estudiado los beneficios de los AGPI n-3, primero en
el caso de enfermedades cardiovasculares y después en caso de otras patologías como las
enfermedades mentales y neurodegenerativas.
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Lípidos
Los lípidos se constituyen por una variedad de moléculas que pueden no estar
relacionados entre sí respecto a su fórmula estructural, es por eso que no se puede dar
una definición en cuanto a su composición. Se componen de Carbono (C) Hidrogeno (H)
y Oxigeno (O) principalmente, pero también algunos de ellos pueden contener los
elementos Nitrógeno (N), Fósforo (P). Las sustancias incluidas en esta categoría se
caracterizan por su solubilidad en solventes orgánicos (cloroformo-metanol 2:1, etanol-
éter 3:1 y éter de petróleo) y por su insolubilidad en agua, estas características no son
únicamente de los lípidos.
El manejo tecnológico de lípidos tiene mayor complejidad que otros nutrientes,
debido a su insolubilidad o escasa solubilidad en agua y han sido muy estudiadas sus
moléculas constituyentes debido a las funciones que presentan:
Estructural. Los fosfolípidos son compuestos anfipáticos, lo que les permite tener un
papel estructural muy importante pues son los constituyentes de las membranas celulares
ya que forman la bicapa lipídica que está formada por una doble capa de fosfolípidos en
la que están integradas otras sustancias como colesterol y proteínas.
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Energética. Son la mejor reserva energética para el organismo, ya que proporcionan
(9.4 kcal/g), más del doble de energía que un gramo de carbohidratos (3.75 kcal/g).
Protectora. Las ceras recubren e impermeabilizan las estructuras de los vegetales
(hojas), y también tienen funciones de protección en los insectos, invertebrados y
vertebrados (plumas, pelo, piel).
Transportadora. Ayudan a transportar vitaminas liposolubles (A, D, E y K).
Precursores de hormonas. Contribuyen a la formación de hormonas (andrógeno,
progesterona y estrógeno) derivadas de colesterol (Sastry P, 1985).
Precursores de eicosanoides; Proveen de ácidos grasos esenciales para la síntesis de
eicosanoides que tienden a funcionar como hormonas en el organismo (Valenzuela y
Nieto, 2003).
Además forman los ácidos biliares a partir del colesterol (Sastry, 1985) y
organolépticamente son los componentes más importantes del la saciedad postprandial
(Maragoni y Roseau, 1995).
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Clasificación
Existen diferentes formas de clasificar a los lípidos, una de las clasificaciones más
aceptadas es, dependiendo de la presencia de ácidos grasos, por presentar o no reacción
de saponificación, (Figura1).
Dentro de los lípidos saponificables se encuentran los triacilgliceroles, las ceras,
los fosfoglicéridos [(formados por el alcohol glicerol, ácidos grasos, ácido fosfatídico y
alcoholes aminados o bases nitrogenadas (colina, etanolamina o serina)] dentro de los
fosfoglicéridos se encuentran plasmalógenos que contienen un éter insaturado, otro tipo
de lípidos son los fosfoesfingosidos (formados por el alcohol llamado esfingosina, un
ácido graso y ácido fosfatídico unido a una amina). Si al hidroxilo terminal de una
esfingosina se une un ácido graso resultará una ceramida fosfato. También existen
lípidos unidos con carbohidratos llamados glucoesfingosidos.
En los lípidos no saponificables se encuentran esteroides, los cuales comprenden
un grupo de moléculas que tienen en común su derivación del núcleo perhidro-
ciclopentano-fenantreno, donde puede o no existir una cadena lineal hidrocarbonada que
parte del carbono 17 (esteroles como colesterol y ácidos biliares); corticoides que tienen
un núcleo común llamado pregnano estos son llamados también hormonas y dentro de
ellos se encuentra la progesterona (hormonas femeninas); andrógenos (hormonas
masculinas) cuyo núcleo común es androstano; estrógenos (hormonas femeninas) cuyo
núcleo es estrano; terpenos los cuales tienen una unidad isopreno; y hormonas
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eicosanoides o prostaniodes que derivan de ácidos grasos de 20 carbonos, dentro de
estos se encuentran tromboxanos, leucotrienos, prostaglandinas y prostaciclinas.
(Garcilaso y Vejar, 2004; Holum, 2008).
Otra clasificación común es en lípidos sencillos que comprende ceras y
acilgliceroles, constituidos por un alcohol y ácidos grasos, y en lípidos compuestos
(glucolípidos, fosfolípidos, esfingolípidos, proteolípidos (lipoproteínas), sulfolípidos,
cerebrósidos, plasmalógenos, gangliósidos) constituidos por moléculas diferentes a
alcohol y ácidos grasos (Garcilaso y Vejar, 2004).
Los lípidos a estudiar en este trabajo son los acilgliceroles que se clasifican de
acuerdo al tipo de ácidos grasos contenidos; en homoacilgliceroles (si son iguales) y
heteroacilgliceroles (si son diferentes), los ácidos unidos al glicerol pueden ser tres
iguales, dos iguales o los tres diferentes, si los tres ácidos grasos son iguales se nombra
el ácido graso sustituyendo la terminación ico por la terminación ina, si son dos ácidos
iguales se nombra primero el ácido graso distinto terminado en il y después el ácido
graso con el prefijo di y con terminación ina.
De acuerdo al grado de esterificación (GE) en monoacilgliceroles,
diacilgliceroles y triacilgliceroles (Figura 1), también se clasifican según el grado de
insaturación en saturados o insaturados; según el estado físico, si son líquidos en aceites
y si son sólidos en grasas.
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Ceras (C, H,O) Saponificables Triacilgliceroles Monoacilgliceroles
Diacilgliceroles Triacilgliceroles
Esteres de
glicerol Plasmalógenos Fosfoglicéridos
(C, H, O, P, N) Lípidos Esteres de
esfingosina Esfingomielina Cerebrósidos
Corticoides Andrógenos Estrógenos No
Saponificables Progesterona
Terpenos Esteroides
Prostaglandinas leucotrienos tromboxanos
Figura 1. Clasificación de lípidos. Fuente. Garcilaso, 2004; Holum, 2008
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Acilgliceroles
Los acilgliceroles constituidos por una molécula de glicerol unida a uno, dos o
tres ácidos grasos (AG), son llamados mono-acilgliceroles, di-acilgliceroles y tri-
acilgliceroles respectivamente, como se muestra en la Figura 2. El glicerol (1, 2, 3
propanotriol) es un alcohol trihídrico que contiene tres grupos oxidrilo (OH), uno en
cada átomo de carbono de la molécula. Los triacilgliceroles (TAG) son los lípidos más
abundantes en la naturaleza, representan gran reserva de material energético para las
células, se encuentran fundamentalmente en las células grasas (adipocitos). Cada unidad
de acilo de una molécula de TAG proviene de tres AG diferentes, dos iguales y uno
diferente o de tres AG iguales. Por lo que las grasas y aceites son mezclas de moléculas
diferentes con estructuras comunes y se denominan grasas neutras.
Ácidos Grasos
Los AG están formados por una cadena hidrocarbonada y un grupo carboxilo
(formado por un hidrogeno, un grupo alquilo o un grupo arilo) (Thornton y Nelson;
Azevedo y col., 1999), generalmente no se encuentran libres en el interior de las células,
la mayor parte de ellos está en forma de triacilgliceroles y fosfolípidos en las membranas
celulares (Garcilaso y Vejar, 2004).
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b) 2-monacliglicerol
c) 1,2 diacilglicerol
d) 1,3 diacilglicerol
e) triacilglicerol
Figura 2. Fórmula condensada de acilgliceroles.
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
HC-O-OC-(CH2)n-CH3
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
C-OH
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
HC-O-OC-(CH2)n-CH3 HO-CH2
HO-CH2
HO-CH2
CH3-(CH2)n-CO-C-OH
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
C-OH
HO-CH2
a) 1-monoacilglicerol
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Los ácidos grasos se dividen en dos grupos; los ácidos grasos saturados (AGS) y
ácidos grasos insaturados (AGI). Los ácidos grasos insaturados se dividen en Ácidos
grasos monoinsaturados (AGMI) y poliinsaturados (AGPI).
Dependiendo de la posición del primer doble enlace a partir del grupo metilo
terminal, los AGMI y los AGPI se dividen en tres principales familias: la familia del
ácido oleico (C18:1) n-9 con una doble ligadura en el carbono 9; la familia del ácido
linoleico (C18:3) n-6 molécula de 18 carbonos, con 3 tres dobles ligaduras en total la
primer doble ligadura en el carbono 6; y la familia del ácido linolénico (C18:2) n-3 con
su primer doble ligadura en el carbono 3 y con dos dobles ligaduras en total (Figura 3)
(Brenner y Peluffo, 1969).
Ácidos Grasos Esenciales (AGE)
Dentro de esta última clasificación el ácido oleico es considerado no esencial ya
que nuestro organismo puede sintetizar una instauración en la posición del carbono
número 9. En cambio los ácidos linoleico y linolénico (Figura 3) requieren ser ingeridos
en la dieta debido a que el organismo no puede sintetizarlos a partir de AGS ya que no
puede introducir una doble ligadura en la posición 3 y 6, porque no posee el sistema
enzimático necesario por lo que son considerados AGE. Por ser poliinsaturados tienen
un punto de fusión más bajo que los saturados y son líquidos a temperatura ambiente.
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Figura 3. Estructura molecular de AGE linoleico n-6 y linolénico n-3.
Ácido linoleico C18:2 (n-6) ó ácido 9,12- octadecadienoico
Ácido 9,12,15-octadecatrienoico ó ácido linolénico (C18:3) n-3.
Carbono
Hidrógeno
Oxígeno
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Ácido Linoleico (AL n-6)
El ácido linoleico n-6 se transforma en sus respectivos compuestos por medio de
enzimas desaturasas y elongasas. Los compuestos resultantes son ácido eicosadienoico
(C20:2 n-6), gamma-linoleico (C20:3 n-6), ácido docosapentaenoico (22:5 n-6), ácido
docosadienoico (C22:2 n-6). El ácido linoleico puede convertirse también en ácido
Araquidónico AA. (C20:4 n-6), que tiene gran importancia en el desarrollo neonatal
(Sellmalyer y Koletzco, 1999; Horrobin, 1993).
El ácido linoleico (AL n-6) tiene una efectividad limitada y debe ser
transformado para ejercer sus efectos funcionales; sin embargo hay múltiples factores
que pueden bloquear la función de las enzimas participantes así como envejecimiento,
diabetes, consumo elevado de alcohol, inmadurez en caso de un feto humano. Los ácidos
grasos n-6 son esenciales, pero tienden a consumirse en exceso, sobre todo por incluirlos
en productos elaborados y por ser más abundantes en la naturaleza. Por esto el riesgo de
tener un déficit ALN n-3 es mayor que el de AL n-6, por lo que se debe consumir una
proporción variable de peso. Las dietas altas en n-6 se asocian con enfermedades
cardiovasculares, desordenes inflamatorios, así como artritis (Jewett, 2002). Los AGE
inician a partir 18 carbonos y son llamados ácidos grasos poliinsaturados (AGPI). En el
organismo sufren cambios al transformarse en compuestos de 20 carbonos o más
(eicosanoides) y son considerados dentro de cadena larga (AGPICL). En la Figura 4 se
muestra el proceso de elongación y desaturación de los AGPI.
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Ácido linolénico (ALN n-3)
Una vez ingerido el ácido graso linolénico (n-3), se elonga y desatura a
compuestos que también pertenecen a la familia n-3, pero con un mayor número de
carbonos e insaturaciones, estos compuestos son ácido estearidónico 18:4 (n-3), ácido
eicosatetraenoico 20:4 (n-3), eicosapentaenoico 20:5 (n-3) y ácido docosahexaenoico
22:6 (n-3), los cuales son considerados AGPICL (Figura 4). Ahora se sabe que el hecho
de que los esquimales (habitantes de Inuit en Groenlandia) tengan incidencias bajas en
enfermedades cardiacas a pesar del alto consumo de aceites; esto ocurre por las
concentraciones altas de ácidos grasos omega-3 contenidas en los aceites de origen
marino que protegen contra dichas enfermedades (Holum, 2008; Bang y col., 1980).
Gracias a esta observación se han realizado varios estudios en personas que
consumen pescado regularmente y se han demostrado efectos benéficos en la salud
cardiaca (Kris-Etherton, 2002). Von y col. (1999) documentaron un estudio clínico en el
que se observó a pacientes que consumieron concentrado de aceite de pescado durante
dos años y estos registraron niveles de triacilgliceroles más bajos que los que recibieron
un placebo. Los resultados demostraron que consumir AGPI n-3 puede reducir el riesgo
de engrosamiento anormal de las arterias debido a depósitos de grasa en las paredes
internas de las arterias (arteriosclerosis) (Von y col. 1999).
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Familia n-6 Familia n-3
Ácido Linoleico (AL) (18:2)
Ácido Linolénico (ALN) (18:3)
∆ 6 Desaturasa
Ácido Linolénico (18:3) (18:4) Elongasa
Dihomo γ- Linolénico (20:3)
(20:4)
∆ 5 Desaturasa
Araquidónico (AA) (20:4)
(20:5)
Elongasa
(22:4) (22:5)
Elongasa
(24:4) (24:5)
∆ 6 Desaturasa
(24:5) (24:6)
β-Oxidación peroxisomal
Docosapentaenoico (22:5)
Docosahexaenoico (DHA) (22:6)
Figura 4. Proceso de transformación del ácido linoleico y ácido linolénico en AGPICL. Fuente. Valenzuela, 2002
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Metabolismo de Triacilgliceroles y Ácidos Grasos
Digestión y Absorción de TAG
Los lípidos son ingeridos mayoritariamente en forma de triacilgliceroles, los
cuales proceden de tres orígenes; la alimentación, la biosíntesis de novo, en especial en
el hígado y de las reservas existentes en los adipocitos. Los TAG en el estomago se ven
sujetos a la acción de lipasas del jugo gástrico pero el mayor movimiento metabólico de
digestión es en el intestino, donde por acción de la bilis (producción de ácidos biliares)
se emulsifican y solubilizan los lípidos, promoviendo el contacto entre los componentes
solubles en agua y los insolubles en agua, por acción de lipasa pancreática se hidrolizan
en la luz del intestino, en las posiciones sn-1 y sn-3 del glicerol, generando 2-
monoacilgliceroles y AG que son posteriormente absorbidos en la pared intestinal (Ikeda
y col., 1991).
Al atravesar la barrera intestinal se regeneran en su mayor parte a triacilgliceroles
que pasan a la circulación formando parte de quilomicrones (Holum, 2008). Este
proceso solubiliza los lípidos y permite su transporte a través de la sangre y la linfa. Los
TAG sintetizados en el hígado se recombinan con apoproteinas para formar las
lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) para su transporte.
Las lipoproteínas transportadas a los tejidos periféricos se hidrolizan en las
superficies internas de los capilares. Los productos de la hidrólisis que llegan a las
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células se catabolizan para producir energía o se recombinan en triacilgliceroles para
almacenarse. Los procesos de digestión y absorción se resumen en la Figura 5.
El transporte de los lípidos entre los lugares de absorción, depósito, utilización y
eliminación puede agruparse en dos vías, la exógena y la endógena (Carmena y Ordovás,
1999; Havel y Kane, 1995). La vía exógena transporta los TAG ingeridos en forma de
quilomicrones desde el intestino a los tejidos periféricos y al hígado durante los períodos
posprandiales. La lipoproteinlipasa (LPL), localizada en el endotelio capilar, hidroliza
los TAG de los quilomicrones y permite la captación de los ácidos grasos libres
resultantes por las células musculares y los adipocitos. Los remanentes de los
quilomicrones, que contienen el colesterol de origen intestinal, son captados por
receptores hepáticos.
La vía endógena proporciona la energía necesaria a los tejidos en forma de TAG
durante los períodos ínter digestivos y depende de la secreción hepática de lipoproteínas
ricas en TAG, las lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), que también son
deslipidadas por la LPL y eventualmente se convierten en lipoproteínas de baja densidad
(LDL), las partículas que transportan el colesterol a los tejidos. Las lipoproteínas de alta
densidad (HDL) regresan el colesterol desde los tejidos al hígado para su eliminación
por la bilis (transporte reverso del colesterol). La síntesis hepática de VLDL por
ensamblaje de TAG y colesterol es muy variable y depende de la cantidad de ácidos
grasos de que dispone el hígado, suma los de síntesis propia (lipogénesis) y los
procedentes del tejido adiposo (lipólisis). En la circulación, las VLDL son objeto de la
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acción de la proteína encargada de transferir ésteres de colesterol, lo que permite el
intercambio de TAG por esteres de colesterol con las LDL y las HDL. Este intercambio
de lípidos ocurre también entre las propias VLDL, proceso que en conjunto con la LPL,
permite la disminución progresiva del tamaño de estas partículas y su conversión en
LDL.
Cuando el proceso de deslipidación de LPRTG (lipoproteína ricas en TAG)
(VLDL de origen hepático y quilomicrones de origen intestinal) es eficiente, se
mantienen una triacilgliceridemia y HDL normales, además unas LDL con una
composición adecuada para su captación por los receptores celulares específicos. Sin
embargo, en condiciones de aumento de lipogénesis (exceso de AGS) o aporte excesivo
de AG al hígado por una lipólisis periférica acentuada (obesidad), la síntesis y la
secreción de VLDL aumentan, lo que puede causar hipertrigliceridemia (HTG).
Metabolismo Endógeno de Ácidos Grasos Libres
Una vez en la célula los AG no esterificados, dependiendo del camino que
tomen, se ven sometidos a varios procesos: catabolizarse para producción de energía, o
formar parte de reservas metabólicas si se almacenan en forma de triacilgliceroles o bien
formar parte de las membranas celulares y posteriormente ser transformados a
eicosanoides como prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos y prostaciclinas (Spector,
1999).
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Figura 5. Digestión, absorción y movilización de lípidos en el ser humano. Fuente. Mathews, 2002
Sales biliares
Estómago
Hígado
Páncreas
Vesícula biliar
Intestino delgado que contiene enzimas hidrolíticas del páncreas
TAG transportados a través del torrente sanguíneo mediante las lipoproteínas de muy baja densidad
TAG transportados a través del torrente sanguíneo mediante los quilomicrones Tejido adiposo
TAG asociados a la albúmina
Músculo, Hígado, corazón
Almacenaje en forma de
TAG
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Activación de ácidos grasos. Es la conversión del ácido graso al derivado acil de CoA
por medio de enzimas ya que los ácidos grasos tienen que estar en forma libre antes de
activarse para oxidarse.
Transporte de ácidos grasos. La activación de los ácidos grasos se efectúa sobre la
membrana mitocondrial exterior. Pero la oxidación ocurre en la matriz mitocondrial, por
lo que el AG activado tiene que transportarse. La membrana interna mitocondrial es
impermeable a los ácidos grasos de cadena larga aun activados por lo que así no pueden
atravesar. Ocurre un intercambio del derivado acil-CoA al derivado acil-carnitina
(necesaria para transferencia de AG).
Beta oxidación. La Beta oxidación se da en la mitocondria; es el proceso de oxidación
de acetil-coenzima de un ácido graso que inicia en el carbono beta, para producir grupos
acetilo que se incorporan al ciclo del ácido cítrico y a la cadena respiratoria, al iniciar la
beta oxidación el ácido graso debe unirse a la coenzima A y ser sometido a diferentes
procesos y así lograr el desprendimiento de dos carbonos del ácido graso (Holum, 2005).
Por ejemplo un mol de palmitoil-CoA, procedente de un ácido graso de 16 carbonos,
sufre siete ciclos de oxidación, para dar ocho moles acetil-CoA. Cada ciclo libera una
unidad de dos carbonos al mismo tiempo que se realizan dos reacciones de oxidación de
dos electrones. Cada paso se inicia en el carbono β por eso es llamada β-oxidación.
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Fosfolipidos. Los fosfolípidos más abundantes son los derivados del glicerol. Estos se
encuentran como componentes de las membranas, también son precursores metabólicos
de diversos elementos reguladores de las rutas de transducción de la señal, también
participan en el transporte de TAG y colesterol, mediante la formación de la superficie
de las lipoproteínas.
La formación de la mayoría de los fosfolípidos se inicia en la mitocondria a partir
del glicerol-3-fostato. El ácido fosfatídico constituye un punto de ramificación entre la
formación de TAG y de los fosfolípidos. El ácido fosfatídico se sintetiza mediante dos
acilaciones sucesivas del glicerol-3-fosfato.
A partir de los fosfolípidos se sintetizan eicosanoides. Cada tipo de ácido graso
unido al fosfolípidos (AA o EPA) origina diferentes tipos de series eicosanoides; El
acido linoleico es precursor AA se transforma en prostaglandinas, tromboxano A2 que
causa agregación plaquetaria, formación de coagulo y vasoconstricción (Figura 6).
En contraste, el ácido graso linolénico que es precursor del EPA favorece la
formación de compuestos que tienen efectos similares pero en menor intensidad o bien
efectos opuestos, estos previenen la formación de coágulos y causan vasodilatación.
(Bjerve, 1993; Li, 2002). El balance de ingestión de ácidos grasos n-3 y n-6 determinará
el tipo y cantidad de eicosanoides disponibles en el organismo (Sayanova y Napier,
2004).
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Biosíntesis de Osmorreguladores
Otro destino metabólico de AG es la biosíntesis de eicosanoides o icosanoides
nombre general que se la da a un grupo de moléculas lipídicas producidas por la
oxigenación de los AGE de 20 carbonos de las familias n-6 y n-3. Los eicosanoides se
caracterizan por sus propiedades fisiológicas, baja concentración en tejidos y su origen
común. Los eicosanoides se agrupan en prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos.
(Simopoulos, 1991; Mathews, 2002). Desde el punto de vista fisiológico, una de las
funciones más importantes de los AGPI es la de ser precursores de los eicosanoides.
Los AGPI sufren desaturaciones en su cadena, procesos en los que intervienen
las enzimas ∆6, ∆5 y ∆4 desaturasas para llegar hasta ácido eicosapentaenoico (EPA) y
ácidos araquidónico (AA) que se sintetizan en el retículo endoplasmático. También
intervienen elongasas para la elongación de la cadena que se lleva a cabo cuando dos
átomos de carbono pasan desde el donador (acetil CoA o malonil CoA) a la cadena del
ácido graso (Qiu, 2003). Los eicosanoides derivados de los AGPI omega-3 que son
antiinflamatorios, tienen propiedades fisiológicas diferentes a aquellos que se originan
de los AGPI n-6 los cuales tienen propiedades inflamatorias.
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Síntesis de Eicosanoides
La biosíntesis de eicosanoides ocurre cuando la célula es activada por lesión
celular, citocinas, u otros estímulos que provocan la liberación de fosfolipasa en la
membrana celular que viaja a la membrana del núcleo celular donde se produce
hidrólisis del enlace fosfodiester de los fosfolípidos (por la fosfolipasa A2, lipasa
específica para fosfolípidos que contengan AA o EPA) o del diacilglicerol (por
fosfolipasa C), la finalidad de esta hidrólisis es liberar un ácido graso esencial de 20
carbonos, siendo la reacción más regulada en la formación de eicosanoides. En la figura
6 se muestra las rutas de la biosíntesis que tienen lugar en el retículo endoplásmico.
Estas rutas se producen en tres fases; la primera, liberación del AA; la segunda,
oxigenación del araquidónico para producir PGH2, un endoperóxido que actúa como
precursor de otras prosataglandinas; y la tercera en función de las enzimas existentes en
una célula, la conversión de la PGH2 en otras prostaglandinas o tromboxanos TXA2
(Wamer y col., 2002).
Una vez liberado el AA o EPA es necesaria la ciclooxigenación de ácidos grasos para la
producción de eicosanoides (prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos) y esto ocurre
gracias a dos familias de enzimas: la de ciclooxigenasa y lipooxigenas. En la Figura 7 se
muestra la síntesis de eicosanoides de la serie n-6 y en la Figura 8 la síntesis de
eicosanoides de la serie n-3.
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Figura 6. Resumen de las rutas de biosíntesis que conducen a la formación de las principales prostaglandinas y del tromboxano A2
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Ciclooxigenasas
Son enzimas señaladas como responsables de la síntesis de prostaglandinas.
Existen dos isoformas de la enzima, reconocidas por sus iniciales COX-1 y COX-2.
(Pérez y col., 1998). La identificación de estas enzimas ha permitido corroborar el
mecanismo de la biosíntesis en mamíferos y en diferentes microorganismos (Metz y col.,
2001; Qiu, 2003). Las enzimas COX-I y COX-2, son proteínas que tienen un origen
común y son muy parecidas en su estructura, están presentes en todos los mamíferos y se
localizan en las membranas celulares. La COX-1 es una enzima constitutiva que se
encuentra en el tracto digestivo, endotelios, músculos lisos.
La COX-2 se encuentra en el cerebro, el corazón, los ovarios, músculos estriados y
otros órganos; sin embargo, frente a una amplia gama de estímulos, incrementa su
expresión, por eso se considera de naturaleza inducible (Fitz, 2003; Pérez y col., 1998).
La COX-2 puede ser inducida por varios factores: la interleucina 1, el factor de
crecimiento de fibroblastos, el factor de crecimiento de transformación, el factor de
necrosis tumoral, los lipopolisacáridos. El ion calcio Ca+2 participa en la síntesis de
eicosanoides, provocando hidrólisis en los lípidos de la membrana para liberar el
precursor de eicosanoides. Las COX primero son ensambladas y transportadas en el
retículo endoplasmático y después se insertan en la membrana. Cada proteína de este
complejo cuenta con un canal de acceso por donde entra el ácido araquidónico. El
sustrato pasa mediante un canal de acceso hacia el sitio catalítico de la enzima, en éste se
llevan a cabo las peroxidaciones que lo transforman en prostaglandina2 (PPG2).
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Lipooxigenasa
La lipooxigenasa (LOX) es una enzima que cataliza la oxigenación de AGPI
hasta originar los leucortienos. El ácido araquidónico es su sustrato, el cual es
metabolizado hasta dar diversos productos con el grupo hidroxi-peroxi en distintas
posiciones. Existen diferentes tipos de lipooxigenasas: La 5-lipooxigenasa es una de las
enzimas más importantes de este grupo, pues a partir de ellas se sintetizan los
leucotrienos. Cuando se incrementan las cantidades de Ca+2 intracelular, la 5-
lipooxigenasa se une con la proteína que la activa y dicha unión aumenta la síntesis de
leucotrienos (Siso, 1991).
Prostaglandinas
Las prostaglandinas son producto del enrollamiento y oxidación de ácidos grasos
de 20 carbonos como el AA y EPA, la oxidación es catalizada por enzimas
ciclooxigenasas generando un ciclo con oxígeno y además dos cadenas alifáticas
(Holum, 2008).
Las prostaglandinas son moléculas de señalización de vida media corta, que
actúan como mensajeros y tienen efectos de acción local. Sus principales funciones
fisiológicas en el sistema nervioso central (SNC) son la regulación de la memoria, el
sueño, la fiebre y el dolor; también se considera que están muy relacionadas junto con la
vitamina E con el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad
de Alzheimer.
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Las prostaglandinas en el cerebro son esencialmente producidas por la COX-2,
esta enzima se expresa por influencia de citoquinas en las neuronas. La expresión de
dicha enzima tiene como consecuencia un aumento en las cantidades de prostaglandinas,
las cuales actúan como señales inflamatorias.
Cuando existe un estado inflamatorio, un problema de hipoxia o exposición a
agentes tóxicos, las prostaglandinas se producen en cantidades inusuales y provocan
daños oxidativos sobre las propias neuronas, tales como; peroxidación de lípidos,
oxidación de proteínas y de ácidos nucleicos; también pueden activar la muerte celular
apoptótica de las neuronas.
Por todas estas razones, las prostaglandinas se han vuelto importantes en las
terapias farmacológicas, que involucran tanto la inhibición de su producción por el ácido
acetil salicílico (ASA) y otros antiinflamatorios no esteroideos, así como importante
materia de interés en el estudio de la regulación fisiológica del cerebro. Las
prostaglandinas regulan funciones secretoras, digestivas, reproductivas, procesos
inmunológicos y de circulación sanguínea. Se sintetizan por medio de la oxidación de
ácido araquidónico C20:4 n-6, AA, (Figura 7) y eicosapentaenoico n-3 EPA (Figura 8).
Tromboxanos
Son moléculas que resultan de la ciclación de seis carbonos ó de cinco carbonos
con un oxígeno, formando éste último un pequeño anillo de oxano (un anillo que
contiene cinco átomos de carbono y un átomo de oxígeno). Tienen estructuras parecidas
30
a las prostaglandinas, constan de un anillo y dos colas. Se encontraron primeramente en
los trombocitos (plaquetas), de allí su nombre tromboxano.
Leucotrienos
La producción de leucotrienos en el cuerpo forma parte de una compleja
secuencia metabólica que incluye la producción de histamina. Se identificaron en
leucocitos y por ello se les conoce como leucotrieno, existen varios tipos de leucotrienos
que se generan gracias a la intervención de enzimas (Johnson y col., 1994; Kazzy y col.,
2000). Los leucotrienos son los productos de la lipooxigenasa, estos están implicados en
los trastornos inflamatorios, el tiempo de permanencia en el cuerpo es aproximadamente
cuatro horas debido a que se catabolizan por oxidación (Nishizuka, 1995).
Prostaciclinas
Las prostaciclinas son sintetizadas por las células endoteliales a partir de
prostaglandinas, actúan previniendo la formación y agregación plaquetarias en relación
con la coagulación. Es también un vasodilatador eficaz. Las interacciones de la
prostaciclina, sugieren un mecanismo de homeostasis cardiovascular entre las
dos hormonas en los que se refiere al daño vascular (Nishizuka, 1995).
31
Lipooxigenasa LOX Ciclooxigenasa COX-2
Isomerasa
Sintetasa
Figura 7. Síntesis de eicosanoides de la serie n-6. Fuente Akho, 1998
Prostaglandinana PGH2
Endoperóxidos
Ácido Araquidónico (C20:4) n-6
Prostaglandina PGE2
Leucotrieno LTB4
Tromboxano TXA2
Prostaciclina PGI2
32
Cicloooxigenasa COX Elongasa Lipooxigenasa LOX
Sintetasa
Figura 8. Síntesis de eicosanoides la serie n-3 Fuente: Gunstone, 2003
Ácido Eicosapentaenoico AEP, (C20:5) n-3
Leucotrieno LTB5
Tromboxano TXA3
Ácido docosahexaenoico (DHA, C22:6) n-3
Prostaglandina PGE3
PGH3
Prostaciclina PGI3
Endoperoxidos (PGG2)
33
Efectos en la Salud de AGPI y Derivados Eicosanoides
Presión Sanguínea
La presión es la fuerza con que la sangre se empuja hacia las arterias, es medida
en mm Hg, llamada sistólica cuando el corazón se contrae y diastólica cuando el corazón
se expande, si la presión es alta, el corazón se esfuerza más de lo que debería, y esto
provoca una debilitación. Al dilatar las arterias la prostaciclina PGI3 aumenta el área o
luz, y disminuye la presión. La PGI3, prostaglandina PGH3 y el tromboxano TXA3
también ayudan a disminuir la presión arterial evitando la formación de coágulos
sanguíneos que pudieran obstruir y posteriormente romper las arterias.
La hipertensión arterial es un problema de salud pública mundial, esta
enfermedad generalmente es asintomática y fácil de detectar, en la mayoría de los casos
de tratar, pero cuando la enfermedad evoluciona sin tratamiento se producen
complicaciones que llegan a ser mortales para el individuo. (Instituto nacional de salud
pública, 2000).
Inflamación
El leucotrieno LTB5 derivado de EPA es un eicosanoide proinflamatorio pero
menos efectivo que LTB4 de la serie n-6. Los eicosanoides pueden actuar como
34
mediadores en todos los pasos de la inflamación aguda, la prostaglandina PGI2 derivada
de AA, produce vasodilatación e inhibe la agregación plaquetaria, también potencia de
forma importante el efecto de incremento de la permeabilidad vascular, función que
también ejerce la prostaglandina PGE2 derivada del AA. Las acciones de la PGI2 vienen
mediadas por la estimulación de la adenilato ciclasa, enzima que produce aumento de los
niveles de adenosina monofosfato cíclico (AMPc) en las plaquetas y en la musculatura
lisa vascular, favorece, la proliferación y permeabilidad de células endoteliales,
interacciona con las citocinas interleucina (IL-I) y factor de necrosis tisular (FNT) para
producir la fiebre que se observa en las respuestas inflamatorias que aparecen en las
infecciones.
El leucotrieno B4 induce la adhesión y agregación leucocitarias en el endotelio
venular (aumenta la permeabilidad vascular). Los metabolitos del ácido araquidónico,
tanto de la vía de la ciclooxigenasa como de la lipooxigenasa, tienen una definida e
importante participación en las diversas etapas del proceso inflamatorio, hiperalgesia
también es producida por LTB4 y prostaglandinas, y los leucotrienos en el proceso
inflamatorio se tornan en un sistema de amplificación del mecanismo del dolor (Robins,
1995). Diversos fármacos contribuyen a mejorar el proceso inflamatorio al inhibir
enzimas específicas, tiene efectos en la contracción muscular.
35
Trombosis
La trombosis arterial juega un papel importante en la estabilización de
enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares. La agregación de plaquetas es un
evento que sucede en el desarrollo de trombosis. Esto es iniciado por TXA2 de AA un
potente agente de agregación plaquetaria. El cual es producido del AA en las membranas
de las plaquetas.
El EPA es liberado de los fosfolípidos de las plaquetas que compiten con AA
para accesar a COX produciendo una forma alternativa de tromboxano TXA3 el cual es
relativamente inactivo en la agregación de las plaquetas y vasoconstricción. Esta
situación puede conducir a la reducción de la producción de TXA2, así como disminuir la
tendencia a trombosis. Una dieta alta en n-6 respecto a n-3 puede causar la producción
de TXA2 conduciendo al incremento de la tendencia a trombosis (Kinsella y col., 1990).
Estudios de intervención dietaria sugieren que la producción de TXA2 se reduce por
AGPI n-3 en humanos (Ferretti y col., 1998) y en animales (Ikeda y col., 1998).
Cáncer
Numerosos estudios han investigado los efectos de los ácidos grasos en cáncer, en
general el alto consumo de AGPI n-6 favorece el desarrollo de tumor, mientras que los
niveles AGPI n-3 reducen o protegen contra el desarrollo de tumores.
36
Un estudio realizado por Igarashi y Miyazawa (2000), comparaba los efectos de
ácido linoléico y el ácido linolénico en células tumorales humanas: encontraron que el
ALN fue más tóxico para las células tumorales humanas que el ácido linoléico
conjugado (CLA).
El DHA fue más efectivo que el EPA para inhibir la transcripción del factor
activador de proteína 1 (AP-1), el cual ha sido implicado en el desarrollo de cáncer (Liu
y col., 2001).
Triacilgliceroles y Lipoproteínas en Suero y Plasma
El alto contenido de TAG y colesterol en la sangre causan depósitos grasos que
se acumulan en las arterias conduciendo a arteroesclerosis (endurecimiento y
estrechamiento de las arterias). Los AGPI n-6 y n-3 disminuyen los niveles de
colesterol LDL en plasma. Además los n-3 disminuyen los niveles de TAG. Esto es
considerado importante por ser un factor de riesgo de las enfermedades coronarias
(Frontini y col., 2001).
Obesidad
La obesidad se refiere a un exceso de peso corporal con respecto a la altura y se
define como el peso que supera hasta en un 20% al peso normal. Existen diferentes
37
causas que provocan la obesidad, como transtornos endocrinos (hipotiroidismo) también
los factores genéticos, por ejemplo el 80% de los niños con los dos padres obesos serán
obesos, mientras que si los padres tienen un peso normal esta cifra se reduce (McGarry y
Brown, 1997). El mecanismo principal para ganar peso es el consumo de un exceso de
calorías.
El tratamiento para a obesidad consiste en hacer restricciones en la dieta,
incrementar actividad física (Bray, 1995). El problema es modificar los patrones
nutricionales a largo plazo ya que el peso perdido suele recuperarse. Actualmente se ha
sugerido que el consumir n-3 y n-6 en proporciones adecuadas puede producir
beneficios en la composición de grasa corporal. Según Simopoulos (2001), un consumo
balanceado entre n-3 y n-6 puede favorecer un descenso de peso en personas obesas.
Cuando se realiza una dieta para perder grasas y se la acompaña con una rutina de
ejercicios se aclara que es necesario perder estas grasas y no masa muscular, y que el
peso de la masa muscular es mayor que el de la grasa. Lo ideal es consumir alimentos
ricos en n-3 una o dos veces por semana.
Un estudio en humanos encontró que quienes consumieron AGPI en forma de
DAG tuvieron una significativa reducción en el área visceral, los autores Katsugary y
col. (2001), concluyeron que la reducción en el área visceral fue resultado de la
disminución de TAG.
38
Enfermedades Cardiovasculares (ECV) y Cerebrovasculares.
Algunos de los factores anteriores (presión sanguínea, obesidad, inflamación etc.)
afectan directamente la función del corazón y del cerebro. Desde que se estableció una
relación entre la ingesta de AGPI n-3 y el riesgo de padecer ECV al estudiar el patrón
dietético de la población esquimal en Groenlandia, entonces se han publicado más de
6000 trabajos científicos sobre los efectos de los n-3 en dicha enfermedad, que indican
que el consumo de AGPI n-3 de cadena larga produce efectos beneficiosos en ECV y
cerebrovasculares.
Las ECV son un problema de salud pública debido a su elevada incidencia en los
últimos años. Los ataques al corazón son principalmente causados por el bloqueo de la
irrigación de la sangre, provocado por depósitos grasos que se desprenden y forman
coágulos sanguíneos que obstruyen la luz arterial. Si el corazón no tiene suficiente
irrigación no recibe el oxígeno y los nutrientes necesarios para su buen funcionamiento.
Los infartos ocurren de igual manera pero en el cerebro (OMS).
Participación de AA y DHA en la Formación del Sistema Nervioso y Visual
El ácido docosahexaenoico (C22:6 n-3, DHA) proveniente de ALN, es reconocido
como un componente importante de la leche materna (Nettleton, 1993; Uauy y col.,
1996; Sinclair, 2001), también se le ha atribuido como participe en la función retiniana
(Sayanova, 2004) y en el desarrollo cerebral (Simphoulos, 1991).
39
El AA y DHA forman parte de los fosfolípidos que componen las membranas de
las células de retina y cerebro (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina y fosfatidilserina).
Por ser poliinsaturados aportan gran fluidez a la membrana y esto permite el paso de
nutrientes a través de esta hacia el interior o exterior de la célula. La formación del tejido
nervioso y del cerebro ocurre críticamente desde los últimos tres meses de gestación en
el humano hasta dos años después del nacimiento (Van Houwelingen y col., 1992).
La formación del tejido visual el cual es derivación del sistema nervioso también
requiere de AGPICL, en especial DHA, ya que las membranas de los conos y bastones
de la retina acumulan gran cantidad de estos. La fluidez de las membranas es muy
importante para los procesos de transducción de la señal lumínica, su conversión en una
señal eléctrica y en la movilización de las vesículas que contienen los neurotransmisores.
Para que se lleven a cabo estos procesos es necesaria una alimentación con un
aporte extra de AGPICL (AA y DHA) de la mujer durante y después de la gestación
(lactancia) ya que el feto y recién nacido no tiene capacidad suficiente de formar estos
ácidos grasos a partir de precursores (Uauy y col., 2001). La elongación y desaturación
de AGPI en el hígado es ineficiente por la inmadurez fisiológica de este órgano.
El feto obtiene el aporte por medio de la placenta que es permeable a los
AGPICL, este aporte puede provenir de reservas de la madre (tejido adiposo), actividad
biosintética (elongación y desaturación de precursores) y del aporte nutricional de
AGPICL preformados. Por estas necesidades se ha sugerido el consumo de APIL ó ALA
por parte de la madre (Simopoulos y col., 1999).
40
Ingesta de Ácidos Grasos Esenciales
Los aceites alimenticios varían en sus constituyentes en una gran proporción de
acuerdo a la disponibilidad del país y la región. En los últimos años se ha incrementado
el consumo de lípidos, ya que hay países donde se consume hasta el 43% de lípidos en
la dieta diaria, siendo recomendado el 30% del total de los nutrientes, y de estos la
mayoría son de deficiente calidad (exceso de ácidos grasos saturados y colesterol)
Requerimientos Nutrimentales y Relación de las familias n-6/ n-3
Los Comités Internacionales de Nutrición y Alimentación convocados por
FAO/OMS han establecido que las grasas no deberían aportar más de un 30% de las
calorías totales que consume un adulto. Pero van más allá aún, estos recomiendan que la
distribución de consumo de los distintos tipos de ácidos grasos corresponda, dentro del
30%, a un aporte del 10% por parte de los ácidos grasos saturados (AGS), de un 10% de
los ácidos grasos monoinsaturados (AGMI) y de un 10% de los ácidos grasos
poliinsaturados (AGPI). Esto es una relación 1:1:1 entre AGS, AGMI y AGPI.
Los ácidos AL y ALN compiten por las mismas enzimas en los procesos de
elongación y desaturación. Las desaturasas prefieren a los ácidos grasos n-3. El ácido
linolénico n-3 puede dar origen a los ácidos AEP y ADH, pero si el consumo de γ-
41
linolénico n-6 aumenta la conversión es limitada. Es por ello que se requiere de un
balance adecuado en el consumo de AGPI n-6 y n-3 (Singer, 1986).
Además, de acuerdo a estudios realizados se ha determinado que la relación de
AGPI n-6 y de AGPI n-3 debería estar en el rango de 5:1 a 10:1 como máximo (Fats and
Oils in Human Nutrition, 1994; De Dekere y col., 1998). Una relación 4:1 similar al
estudio cardiaco de Lyon según Simopoulus (2001) sería óptima. Por último Saglik e
Imre (2001) y Mataix (2002) indican que la proporción encontrada en la leche materna
contiene una relación de 4:1 lo que corrobora las recomendaciones del estudio de Lyon.
Actualmente, la alimentación no aporta las cantidades y proporciones de ácidos grasos
establecidas por los comités de expertos.
Algunos especialistas, consideran más importante que la cantidad de grasa
consumida, la calidad de esta, particularmente en relación a su aporte de ácidos grasos n-
6 y o n-3 (Hu y col., 2001). La falta de estos AGE, durante un período de tiempo, tiene
como resultado síntomas clínicos adversos (Campa, 2002), debido a esto algunas
asociaciones se han dado a la tarea de investigar y recomendar las cantidades de ácidos
grasos necesarias (Kris-Etherton y col., 2002). En la Tabla 1 se resumen algunas de
estas recomendaciones.
42
Tabla 1. Ingesta diaria recomendada (IDR) de ácidos grasos esenciales.
Recomendada por Ácido graso Cantidad g/día
Referencia
Instituto de Medicina /Healt Canadá
ALA 1.3 - 1.7 Kris-Etherton y col., 2002.
OMS-OTAN EPA + DHA 0.3 – 0.5 Kris-Etherton y col., 2002.
EPA + DHA 0.5 – 1.8 Rees y col.,1994 Asociación Cardiaca Americana ALA 1.3– 1.5 Estudio GISSI-Prevenzione ALA 1 Marchioli y col., 2002
OMS organización mundial de la salud, OTAN organización del tratado atlántico ALN n-6, ácido alfa linolénico; EPA, ácido eicosapentaenoico; DHA, ácido docosahexaenoico.
43
Las cantidades de referencia recomiendan ingestas de ácido ALA n-6 de entre 1.3
y 2.7 g/día. La Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización de las
Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) (1994) y la Organización
del Tratado del Atlántico Norte (OTAN), recomiendan consumir de 0.3 a 0.5 g por día
de ácido eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA) (Kris-Etherton y col.,
2002).
Fuentes de Ácidos Grasos Esenciales
Marinas
Microalgas. Son un amplio grupo de microorganismos fotosintéticos y heterotróficos
que incluye al fitoplancton, fuente primaria en la cadena alimenticia del océano. De las
aproximadamente 30 mil especies conocidas, sólo un número limitado han sido
estudiadas y analizadas para la producción de lípidos.
El producto obtenido no posee el olor y sabor característicos del aceite de
pescado. Los aceites producidos por las microalgas contienen una alta proporción de
DHA y EPA, y son más estables a la degradación oxidativa que aquellos obtenidos de
otras fuentes (Barclay y col., 1998). La producción comercial de algas posee algunos
obstáculos entre los que se encuentra la necesidad de procesar grandes volúmenes de
agua (Barclay, 2001), además, la producción de biomasa en estanques y piscinas
44
depende de la estación del año. En cultivos de microalgas realizados en fermentadores,
para la producción de ácidos grasos, se obtienen bajos rendimientos principalmente
debido a que la producción de biomasa es limitada por el suministro de luz y oxígeno
(Barbosa, 2003).
Pescado. La principal fuente de AGPI n-3 son los aceites de pescado de origen marino.
La composición y cantidad dependerá no solo de la especie sino también de la época del
año y del lugar geográfico donde se produce la captura. Se ha sugerido que la síntesis de
AGPI es una adaptación necesaria para contrarrestar el efecto el efecto de las adversas
condiciones ambientales sobre la fluidez de las membranas (Nichols y col., 1993). Los
organismos marinos obtienen los AGPI n-3 desde el fitoplancton, bacterias autotróficas
marinas y componentes del zooplancton (Iwamoto y Sato, 1986; Gámez Meza y col.,
2003, Noriega Rodríguez y col, 2009).
Vegetales
Los AGPI n-6 como el ácido linoleico, se encuentran en semillas oleaginosas
como soya, maíz, cártamo. El AGPI n-3 como el ácido ALA está presente en las
semillas oleaginosas de linaza, canola y soya, hay cantidades moderadas en nuez, maíz,
oliva, girasol, ajonjolí y cacahuate (Gunstone y col., 2003) y se encuentra también en
algunos vegetales verdes como; hierbabuena (menta), berro, espinaca, perejil, brócoli y
lechuga (Pereira y col., 2001).
45
Canola. Es un vegetal que se obtuvo a través del mejoramiento de la colza, planta que
forma parte de las crucíferas y el género brassica junto con la col, coliflor, brócoli, nabo
y rábano. Se llamó canola de la frase Canadian oil low acid (aceite canadiense bajo en
ácidos). Las especies más importantes son Brassica Napus, B. Rapa, B. Juncea y Hyola.
Muñoz Valenzuela y col. (2006) realizaron un estudio en el cual sembraron variedades
de canola en el Valle del Yaqui, Bácum, Sonora (lugar donde canola se adapta a las
condiciones ambientales), obteniendo un mayor rendimiento en la producción de grano
en la variedad hibrida canola Hyola 3040 kg/ha.
Canadá es una de las naciones de mayor producción de este vegetal, fue ahí
donde se inició su mejora; pues así como contiene ácidos grasos poliinsaturados también
contiene otras sustancias de sabor desagradable y que se relacionan con desordenes
metabólicos. El ácido erúcico es el principal componente no deseable del aceite de
canola debido a que es un ácido graso amargo y dañino para la salud. El aceite de canola
ha sido utilizado para cocinar y lubricar piezas metálicas (Castro, 2002), la pasta que
resulta después de extraer el aceite es un excelente alimento con el que se ha alimentado
el ganado porcino y bovino. El interés que se tiene en el aceite de canola últimamente es
debido al contenido de AG ya que presenta una excelente relación de ácidos grasos n6/
n3 (Calvani, 2003). Este aceite es el único que se aproxima a las recomendaciones de
FAO/OMS (Valenzuela. y col., 2003). En Tabla 2 se presenta la cantidad y proporción
de ácidos grasos contenida en algunos aceites vegetales, donde puede observarse la
producción de n-6/ n-3 del aceite de canola comparado con otros aceites vegetales.
46
Tabla 2. Distribución porcentual de ácidos grasos en aceites de consumo.
Fuente: Laboratorio de lípidos y antioxidantes Instituto de Nutrición y Tecnología de Alimentos Universidad de Chile; McKevith B. (2005).
Aceite Saturados Mono insaturados n-6 n-3 Relación n-6/ n-3
Canola 6 58 26 10 2.6
Soya 15 24 54 7 7.7
linaza 9 20 18 53 0.339
Maíz 13 25 61 1 61
Cártamo 11 20 69 - -
Oliva 14 77 8 1 8
47
Producción nacional de canola. En el año 2006 el consumo nacional aparente de
semillas oleaginosas fue mucho mayor al de las oleaginosas que se produjeron en el país
por esta razón se importaron 5 millones de toneladas. Del total de las importaciones
realizadas, el 91% (5 millones de toneladas) correspondió a soya y canola. De esta
última oleaginosa se importaron 1.2 millones de toneladas, lo que indica el tamaño del
mercado interno actual para este producto y una gran oportunidad para fomentar su
producción.
En los últimos años se han impulsado siembras comerciales de canola en
condiciones de temporada y riego, en estados como: Sonora, Tamaulipas, Jalisco,
Tlaxcala y Puebla, entre 2004 y 2005 se establecieron alrededor de 8,000 hectáreas en
Tamaulipas, Sonora, Tlaxcala, Estado de México y Puebla con una producción de
12,000 toneladas aproximadamente. La superficie sembrada con canola en el año 2006
fue de 4,359 ha, de las cuales 1,290 ha en el ciclo Otoño-Invierno en los estados de
Sonora (100 ha), Tamaulipas (1000 ha) y Michoacán (180 ha); y 3,069 ha en el ciclo
primavera-verano en los estados de Tlaxcala (1,179 ha), Hidalgo (780 ha), México (930
ha), Puebla (130 ha) y Michoacán (50 ha).
48
Biotecnológicas
Bacterias. La síntesis de AGPI n-3 por bacterias depende no solo del microorganismo
sino también de las condiciones ambientales en las que se desarrollan. Debido a que la
producción bajo condiciones de crecimiento controladas permite obtener productos
consistentes y reproducibles, la producción de AGPI a través de bacterias es atractiva ya
que algunas especies sintetizan sólo un ácido graso, a diferencia de la compleja mezcla
producida por microalgas o acumulada en los peces (Rusell y Nichols, 1999). Sin
embargo, en muchos sistemas la concentración de lípidos es baja (Nichols y col., 2002).
Estas especies marinas se encuentran en ambientes donde prevalecen altas presiones y
bajas temperaturas. Se ha sugerido que la síntesis de AGPI es una consecuencia de la
adaptación necesaria para contrarrestar el efecto de las adversas condiciones ambientales
sobre la fluidez de la membrana (Nichols y col., 2002). A temperaturas de (24 °C)
crecimiento se ha observado que el contenido de EPA se encuentra en el intervalo de 10
a 23.6% del total de ácidos grasos (Skerratt y col., 2002). Las productividades
alcanzadas en cultivos de bacterias son muy bajas para ser consideradas en producción
industrial.
Hongos. Se han estudiado diversos hongos para la producción de ácidos grasos de
cadena larga que son productores de AL; otros se caracterizan por ser productores de
EPA (Certik y Shimizu, 1999).
49
Producir ácidos grasos a partir de hongos presenta rendimientos de 1 a 2 órdenes
de magnitud inferiores a las que se obtienen en los procesos basados en todo tipo de
microalgas. Esto se debe al lento crecimiento de los hongos y en algunos casos, a la
necesidad de producir algún tipo de estrés en el microorganismo para inducir la síntesis
del metabolito deseado (Barclay, 2001).
El sistema de producción utilizado para el cultivo de hongos es en la mayoría de
casos la fermentación sólida, la que se caracteriza por bajas velocidades de transferencia
de masa y calor (Certik y Shimizu, 1999). Las variables que determinan el crecimiento
de hongos en estas operaciones, son la humedad inicial del sustrato sólido, pH,
temperatura, tiempo de incubación, suplemento de nitrógeno y de aceite (Bajpai y
Bajpai, 1993).
Operaciones Químicas Unitarias
Aislamiento e identificación de ácidos grasos. Clásicamente se utiliza primero la
solubilización por medio de la formación de las sales de sodio o potasio y después la
precipitación con ácido mineral. La mezcla de AG se sujeta a destilación o evaporación
al vacio para separar los ácidos grasos volátiles, y el resto se separa por la formación de
sales alcalinas. Hoy en día se usan métodos cromatográficos. Cromatografía de gas,
líquido y de capa fina han sido las mejores para la separación e identificación de lípidos
en particular de ácidos grasos.
50
Hidrólisis química alcalina. La hidrólisis química, en este trabajo consiste en calentar
un éster carboxílico (triacilglicerol) con una base que actuará como catalizador y este se
hidrolizará a ácidos correspondientes y un alcohol (glicerol) para obtener el ácido en
forma de sal, que posteriormente será purificado. La reacción consume una molécula de
agua.
Es más frecuente utilizar una base debido a que promueve la hidrólisis de ésteres
por que proporciona el reactivo fuertemente nucleofílico OH-
R1COOR2 + H2O R1COO-Na+ + R2-OH + H2O R1COOH + R2OH
El alcohol más utilizado es el glicerol y respecto a bases se puede hacer uso de
hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH), como catalizadores, siendo el
NaOH utilizado en la producción de jabones de polvo por ser un poco más agresivo, en
cambio el KOH es utilizado en la producción de jabones líquidos así como en fines
alimenticios en la industria.
Cristalización con urea. La urea es la diamida del ácido carbónico, conocida también
como carbamida, cuya fórmula química es (NH2)2CO. Es un compuesto nitrogenado
producido por mamíferos como medio de eliminación del amoníaco, el cuál es altamente
tóxico. La urea es sólida, cristalina y blanca, es una sustancia higroscópica y presenta un
NaOH H+
∆
51
ligero olor a amoníaco. La urea es utilizada en procesos de purificación de sustancias.
Una técnica efectiva en la purificación de lípidos es la cristalización con urea, donde al
ser atrapados los AGS, son separados de los AGPI.
La urea sola cristaliza formando estructuras cerradas tetragonales con canales de
5.7Å de diámetro, sin embargo en presencia de moléculas con cadenas largas rectas esta
cristaliza en una estructura hexagonal con canales de 8 a 12 Å. En presencia de cadenas
no ramificadas la formación de canales es suficientemente larga para acomodar cadenas
alifáticas como se muestra en la figura 9. La presencia de dobles enlaces en los carbonos
de las cadenas incrementa el volumen de las moléculas y reduciendo la probabilidad de
que estos formen complejos de urea.
De esta manera es más probable que los monodienos formen compuestos de urea que los
dienos y estos que los trienos (Shahidi y Wanasundara, 1998; Zhu y col., 2000). Las
cadenas cortas no pueden ser atrapadas en cristalización con urea.
Todo esto explica porque los AGS y AGM son incorporados en los cristales hexagonales
de urea. Con este método se han obtenido rendimientos de 78.0 % a 90.0 % según
Gamez y col. (2003) y de 63.7 % a 81.7 % en investigación realizada por Mendes y col.
(2006).
52
Carbono Oxigeno Hidrógeno Nitrógeno
Figura 9. Formación de compuestos con urea, por atrapamiento de AGS
AGPI
AGS
53
Esterificación. La esterificación resulta de la interacción entre un ácido y un alcohol en
presencia de un catalizador que puede ser un ácido ó catalizadores básicos tales como
KOH o NaOH a elevadas temperaturas. Los ácidos grasos tienen un grupo carboxilo por
medio del cual pueden unirse a un alcohol, para formar el éster correspondiente, el
alcohol mas empleado para esto es el glicerol. La reacción genera una molécula de agua
por cada ácido graso esterificado, como se muestra a continuación.
Lípidos Estructurados
Un lípido estructurado es una molécula hecha para una función nutricional o
tecnológica especifica (Valenzuela y col., 2002). El conocimiento de los procesos
metabólicos de los lípidos ha llevado al desarrollo de una tecnología de estructuración de
los mismos, siendo posible decidir los tipos de ácidos grasos contenidos en los
triacilgliceroles que se deseen estructurar (Valenzuela, 1994).
HO-CH2
HO-CH HO-CH2
+ 3 CH3-(CH2)n-COOH Lipasa
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
CH3-(CH2)n-CO-O-CH
CH3-(CH2)n-CO-O-CH2
+ 3 H2O
54
El proceso químico más utilizado de estructuración de lípidos es utilizado en
mezclas de aceites en un proceso conocido como transesterificación, (Shimada Y. 2006)
que permite el intercambio de ácidos grasos entre triacilgliceroles para obtener un
producto con una nueva composición de ellos que, aunque al azar puede modificar sus
características (Marangoni y Roseau, 1995).
En nutrición los lípidos estructurados están siendo utilizados en la formación de
productos con los que es posible direccionar el destino metabólico de los ácidos grasos
dependiendo del tamaño de la cadena y la posición que ocupe un ácido graso en la
estructura del TAG.
Con el uso de lípidos estructurados, no solo se logran beneficios nutricionales,
sino también es posible prevenir el riesgo de morbilidad y mortalidad por enfermedades
de gran incidencia (cardiovasculares), a través del consumo de aceites diseñados con una
estereoquímica específica (Hunter, 2001; Meroli, 1997).
Biocatálisis Enzimática
Las enzimas son sustancias que retardan o aceleran una reacción, llamadas
también catalizadores, la mayoría son de origen proteíco a excepción de las ribozimas.
La catálisis es necesaria para que una gran cantidad de reacciones químicas y biológicas
de importancia se lleven a cabo a velocidades favorables (Matheus, 2002). La
biocatálisis enzimática ha sido estudiada en procesos de conversión de ácidos grasos a
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ésteres, siendo una buena opción para la obtención de monoacilgliceroles,
diacilgliceroles y triacilgliceroles (Haraldsson, 1997).
Lipasas
Las lipasas son un tipo de enzimas que pueden obtenerse de plantas, animales y
microorganismos ya que las producen para sus propios requerimientos (Quinlan y More,
1993). Las lipasas son enzimas lipolíticas, cuya denominación bioquímica es acil-éster-
hidrolasas, son enzimas relativamente específicas en su actividad catalítica y algunas de
ellas se distinguen por su alta estereoespecificidad (Carey y Small, 1983), y destacan
por su versatilidad para llevar acabo reacciones de hidrólisis, esterificación e
interesterificación con una alta calidad del producto final y altas conversiones (De
Olivera y Alves, 2002).
Los triacilgliceroles son moléculas estructuralmente asimétricas, de modo que
cada unión del glicerol con un ácido graso particular es diferente de otra, dependiendo
de la posición de unión del ácido graso con el respectivo grupo hidroxilo del glicerol. De
esta forma, cada unión se designa mediante una letra (alfa , beta , o gamma , en la
nomenclatura antigua) o más específicamente como sn-1, sn-2 y sn-3 (sn = enumeración
estereoespecífica), de esta forma la estereoespecificidad de las lipasas se refiere a la
capacidad de estas enzimas para distinguir e hidrolizar en forma específica una o algunas
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de las uniones éster del ácido graso con el glicerol en las posiciones sn-1, sn-2 o sn-3
(Bracco. 1994).
Las enzimas lipolíticas actualmente están siendo muy estudiadas ya que
constituyen un importante grupo de biocatalizadores enzimáticos por su potencial
biotecnológico (Benjamin y Pandey, 1998). Las lipasas pueden ser de origen bacteriano,
fúngico, vegetal y animal y pueden ser purificadas (Saxena y col., 2003).
Usar enzimas estereotípicas permite mediante técnicas biotecnológicas crear
lípidos estructurados. Existen trabajos de investigación en los que se demuestra que la
lipasa Candida antarctica es eficiente en la conversión de AG a acil-gliceroles. Wiege y
col (2008), prepararon diacilgliceroles a partir de subproductos de aceites vegetales
refinados, el aceite de coco y mezclas de ácidos grasos de aceite de girasol fueron
utilizados como materia prima obteniendo mejor rendimiento de esterificación con el
uso de lipasa Candida antarctica (NOVOZIM 435) 52% de diacilgliceroles, aumentando
a 62-72% cuando la materia prima se sometió a hidrólisis como paso previo a la
esterificación. Robles y col., (1999), describen el uso de lipasa Candida antarctica para
la alta producción de síntesis de TAG ricos en PUFA por esterificación del glicerol y un
concentrado de PUFA.
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Esterificación Enzimática
La aplicación de enzimas es muy elevada en los procesos de biotransformación.
Varios estudios realizados han demostrado la potencialidad de las enzimas en los
procesos que tienen como fin la producción de ésteres, los cuales presentan
características nutracéuticas adecuadas para el consumo humano y para la industria. Es
necesario realizar una selección de enzimas, ya que existen especificas para los
diferentes tipos de ácidos grasos, así también existen inespecíficas.
En un estudio realizado por un grupo de investigadores encabezados por
Martinez de Tuxtepec, Oaxaca, México se llevó a cabo una esterificación de ácido CLA
al glicerol, con lipasa Rhizomucor miehei la cual dio un alto grado de esterificación
(80%) en 8 h a 50 ºC y 15% p/p. de enzima. Se utilizo un sistema que contenía una
proporción molar de 1:2 de AGL a glicerol. Los niveles de esterificación fueron mayores
al 80%, obtenido en 8 h a 40 ºC con 15% de Candida antarctica y la misma proporción
molar de reactantes. Ambas enzimas incorporaron el CLA al glicerol como acilglicerol
principalmente en la forma de 1,3-diacilglicerol and 1-monoacilglicerol. Ellos sugirieron
que el CLA rico en acilgliceroles puede ser empleado como sustituto de grasas y aceites
naturales. (Martinez y col., 2005)
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